小型水库除险加固工程主要水工建筑的安全与设计研究.pdf
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1、云南水力发电YUNNAN WATER POWER90第 40卷第 4期0 引言小型水库在水资源利用中具有良好的经济效益,已经成为涵盖养殖、防洪抗旱、发电灌溉等功能的重要基础设施1。这些水库大多建成于上世纪 50-70 年代,受制于当时的社会和经济,在设计和施工等方面技术水平不高,小型水库存在的问题主要有坝体渗漏、坝基渗漏、溢洪道布置不合理、坝体稳定性差等2,大部分水库面临的问题具有复杂性,是多种问题的综合,开展除险加固工作既要有针对性的方式方法,也要综合施策。开展病险水库除险加固工作,要针对病险水库的特点,采取适宜的设计、施工方案,提高实施效果。朱家胜等3分析了水库大坝防洪、渗流、溢洪道等泄洪
2、建筑物存在的安全问题的表现形式、形成原因,并对水库的主要安全问题及其除险加固的技术措施进行了讨论,对各地水库除险加固工作提供一定的参考依据;邓厚展等4对水库运行中存在的缺陷进行了分析,并提出相应的除险加固措施,解决了水库运行中存在的安全风险;曾小芳等5通过分析不同除险加固方案的风险,得出了最优方案,推出了针对水库除险加固方案的分析、评价以及完善的办法,能够有效在技术方面助力大坝进行除险加固。在前人的研究成果基础上,针对某小型水库存在的典型问题以及除险加固处理措施进行分析,简析某小型水库除险加固的安全复核方法及加固设计要点,对保证水库的安全稳定运行,保障周边人民的生命安全具小型水库除险加固工程主
3、要水工建筑的安全与设计研究赖宇宁(梅州市梅江区水务服务中心,广东 梅州 514000)摘要:某小型水库存在渗流稳定,溢洪道不满足泄洪要求的问题,这些安全隐患严重影响水库的安全稳定运行。以某小型水库为研究对象,在其除险加固工程的过程当中,对大坝坝体和溢洪道进行安全复核和加固设计,通过比对相应的除险加固方案,最终发现采用充填灌浆,重建溢洪道消力池等方案处理小型水库的病险问题具有良好效果。关键词:小型水库;除险加固;安全复核;加固设计中图分类号:TV697.3文献标识码:A文章编号:1006-3951(2024)04-0090-05DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2024.
4、04.022Research on Safety and Design of Main Hydraulic Buildings in Small Reservoir Reinforcement EngineeringLAI Yuning(MeizhouMeijiang District Water Service Center,Meizhou 514000,China)Abstract:The seepage of a small reservoir is stable,and the spillway does not meet the discharge requirements.Thes
5、e safety hazards seriously affect the safe and stable operation of the reservoir.Taking a small reservoir as the research object,safety review and reinforcement design were carried out on the dam body and spillway during its hazard removal and reinforcement project.By comparing the corresponding rei
6、nforcement plans,it was ultimately found that the use of filling grouting,rebuilding the spillway and stilling pool,and other solutions have good effects in dealing with the dangerous problems of small reservoirs.Keywords:small reservoir;reinforcement;safety check;reinforcement design收稿日期:2023-07-12
7、作者简介:赖宇宁(1991-),男,广东梅州人,工程师,主要从事水利工程质量监督和管理工作。*赖宇宁 小型水库除险加固工程主要水工建筑的安全与设计研究91有重要意义。1 工程概况该水库是一座以防洪、灌溉为主,兼有养殖功能的小(二)型水库。兴建于 1956 年,资料记载总库容 55104m3,正常库容 48104m3,集雨面积1.78km2,所在河流长度4 km,河床坡降0.033。经近期安全鉴定复核情况,该水库主要建筑物情况为(85 高程):大坝为均质土坝,现状坝顶高程为 105.24 m,最大坝高 15.50 m,坝顶长108 m,宽7.8 m。现状迎水坡坡比12.813.0,混凝土面板护坡
8、;背水坡坡比约为 1 2.7,坡面植草,坡脚设反滤棱体。溢洪道控制堰堰型为宽顶堰,堰顶高程103.30 m,现状溢洪道布置于大坝右岸坝肩,由进水渠段、控制段、泄槽段、消力池段组成。宽顶堰过水净宽 6.5 m,进水渠段长 15 m,控制段长 17.6 m,泄槽段水平长度为 70.3 m 陡槽坡度为1 5.271,消力池段长 7.5 m,深 0.5 m。消能方式为底流消能。2 坝体安全复核及加固设计2.1 坝体安全复核该 工 程 校 核 洪 水 标 准 为 300 年 一 遇(P=0.33%),设计洪水标准为30年一遇(P=3.33%)。土坝工程等别为小(2)型,主要建筑物等级为5级。水库多年最大
9、平均风速为 16 m/s,设计洪水工况下取 1.5 倍的计算风速为 24 m/s,校核工况下取 1 倍的计算风速为 16 m/s。2.1.1 坝顶高程复核根据碾压式土石坝设计规范,坝顶高程由设计洪水位加坝顶超高确定,其中坝顶超高按式(1)确定:Y=R+e+A (1)式中:Y坝顶超高,m;R设计波浪爬高,m(该工程主要建筑物级别为 5 级,设计波浪爬高值应采用累积频率为 5%的爬高值 R5%);e设计风雍增水高度,m;A安全加高,m(该水库工程级别为 5 级,设计工况下取为 0.5m,校核工况下取为 0.3m)。平均波高计算公式:(2)风壅水面高度:(3)波浪爬高:Rm=KKVR0hm(m 1.
10、25 时)(4)式中:hm平均波高,m;W计算风速,m/s(该设计取 W 20 m/s);D风区长度,m;Hm水域的平均水深,m;g重力加速度,m/s2;K综合摩阻系数,可取K3.610-6;m边坡系数;风向与垂直于堤轴线的法线的夹角,;K斜坡的糙率及渗透性系数;KV经验系数;R0无风情况下,平均波高为1 m时,光滑不透水护面(K=1)的爬高值。根据式(1)至式(4)计算得到坝顶高程复核成果见表 1,因为坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和,那么设计工况下坝顶高程为 Z设计=105.33 m;校核工况下坝顶高程 Z校核=105.28m;此次地震安全加高取 0.5 m,地震工况下坝顶高程Z地震=
11、104.37m。通过对 3 种工况下的坝顶高程结果选取最大值,计算坝顶高程最大值为 105.33 m。表 1 坝顶超高复核成果表m工况风壅水面高 e 波浪爬高 Rp安全超高 A坝顶超高 Y水库静水位地震安全加高坝顶高程设计工况0.002 170.450 360.50.95104.38/105.33校核工况0.000 920.256 250.30.56104.72/105.28正常水位+地震工况0.001 120.267 600.30.57103.300.5104.37根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范,当坝顶上游侧设防浪墙时,坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求,在正常运行条件下,坝顶应高出静
12、水位 0.5 m,在非正常运行条件下,坝顶应不低于静水位。该工程现状防浪墙高度为0.17 m,现状坝顶防浪墙高程为 105.41 m,大于92云南水力发电2024 年第 4 期105.33 m;坝顶高程为 105.24 m,比设计洪水位104.41 m 多 0.86 m,坝顶超高复核成果见表 1。因此,大坝现有坝顶高程满足抗洪要求。2.1.2 结构安全复核工程稳定计算采用公式法进行计算,计算时选取典型断面计算,利用理正 6.0 软件进行计算。根据 SL 189-2013小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范的有关规定,最小安全系数在正常运用条件下为 1.15,在非常运用条件下为1.05,在非常运
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